用于生产在垫料板中具有缝隙片材料的垫料板的垫料转换机的制作方法

1.本发明总体上涉及垫料转换系统的领域，并且更具体地涉及将片材料的供给源转换成相对平坦的垫料板的垫料转换机和方法。


背景技术：

2.在将物品包装在包装容器中以用于将物品从一个位置运输到另一个位置的过程中，通常将保护性包装材料(垫料产品)放置在具有物品的包装容器中。垫料产品被包括以在运输过程期间填充任何空隙或缓冲物品。纸包装材料是生态友好的包装材料，其是可再循环的、生物可降解的并且包括可再生资源。尽管片形式的纸可用作保护性包装材料，但可优选将纸的片转化成低密度垫料产品。
3.例如，可膨胀的缝隙片材包装材料(slit-sheet packing material)，也称为缝隙片材料、缝隙片原材料、模切片原材料或缝隙材料，可用作包装物品的缓冲材料和包装的空隙填充材料。缝隙片原材料具有通常跨越缝隙片原材料的宽度尺寸以平行的行排列的多个缝隙，其中每行中的缝隙与相邻行中的缝隙偏移开。当拉伸力在长度或纵向方向上施加到缝隙片材料时，缝隙片材料在长度和厚度上膨胀，同时宽度减小，以产生体积的增加和密度的可比较的降低。因此，如本文所用，术语膨胀是指三维膨胀或体积膨胀。此类缝隙纸包装材料及其制造更详细地描述于美国专利第5,667,871和5,688,578号，其公开内容在此通过引用将其全文并入本文。


技术实现要素：

4.本发明描述了一种用于生产相对平坦的垫料板的垫料转换机，垫料板具有以部分膨胀状态捕获的抵靠覆盖片的或者在顶部覆盖片与底部覆盖片之间的缝隙片材料。在被捕获并固定至覆盖片以形成垫料板之前，处于未膨胀状态的缝隙片材料被膨胀至完全膨胀状态并被拉伸或张紧以使缝隙片材料非弹性地变形，并且产生体积的增加和密度的可比较的减小。如果在完全膨胀状态下被捕获并固定至一个或更多个覆盖片，则完全膨胀的缝隙片材料趋于翘曲和扭曲，使得缝隙片材料放不平坦。因此，所得垫料板将不是相对平坦的。因此，完全膨胀的缝隙片材料在被捕获并固定至覆盖片之前被松弛至部分膨胀状态。在部分膨胀状态或松弛状态下，缝隙片材料以相对平坦的配置搁置，同时与未膨胀状态下的缝隙片材料相比，保持体积的增加和密度的可比较的降低。一旦部分膨胀的缝隙片材料被捕获并固定至覆盖片，该组合就形成相对平坦或平面的垫料板，垫料板具有的厚度基本上由处于部分膨胀状态的缝隙片材料的厚度限定。垫料板可例如用作包装盒或包的隔离物或内衬。
5.因此，示例性的缝隙片材料具有多行缝隙，多行缝隙以相邻的行横向偏移的方式延伸跨越片材的宽度尺寸，以及用于由缝隙片材料生产垫料板的示例性垫料转换机包括(1)用于使处于未膨胀状态的缝隙片材料从供给源朝向下游方向横向于宽度尺寸以第一速率前进的器件，(2)用于使缝隙片材料在前进器件的下游膨胀的器件，膨胀器件产生在前进
器件下游的缝隙片材料中的、横向于宽度尺寸的张力，以使缝隙打开至完全膨胀状态；(3)用于减小膨胀器件的下游的缝隙片材料中的张力以使缝隙从完全膨胀状态松弛至部分膨胀状态的器件；以及(4)用于将处于部分膨胀状态的缝隙片材料连接到至少一个覆盖片以形成垫料板的器件。
6.上述垫料转换机的示例性实施例还包括用于分离垫料板的离散长度以便使用的器件。
7.在上述垫料转换机的一个或更多个其他实施例中，a)前进器件包括一对相对的夹持辊，该对相对的夹持辊配置为在其间夹持处于未膨胀状态的缝隙片材料并且以第一旋转速度旋转，以使缝隙片材料沿下游方向前进；b)膨胀器件包括一对膨胀辊，该对膨胀辊配置成接合缝隙片材料并且以第二旋转速度旋转，第二旋转速度比第一旋转速度快，以在夹持辊和膨胀辊之间的区域中的缝隙片材料上产生拉伸力，并且使缝隙片材料进一步沿下游方向前进，其中拉伸力使缝隙片材料膨胀到完全膨胀状态，或c)膨胀器件和减小器件还提供有一对松弛辊，该对松弛辊在该对膨胀辊的下游。该对松弛辊配置成接合缝隙片材料并且以第三转速旋转，第三旋转速度比第二旋转速度慢，以减小在膨胀辊和松弛辊之间的区域中的缝隙片材料上的拉伸力，并且使缝隙片材料进一步沿下游方向前进，其中拉伸力的减小使得缝隙片材料松弛至部分膨胀状态，以及其中该对松弛辊配置成将处于部分膨胀状态的缝隙片材料抵靠覆盖片捕获，以形成垫料板。
8.另一种用于由缝隙片材料生产垫料板的示例性垫料转换机包括：(1)一对夹持辊，该对夹持辊配置成将未膨胀状态下的缝隙片材料夹持在它们之间并且以第一旋转速度旋转以使缝隙片材料横向于宽度尺寸、朝向下游方向前进；(2)在该对夹持夹持辊下游的一对膨胀辊，该对膨胀辊配置成接合缝隙片材料并且以第二旋转速度旋转，第二旋转速度比第一旋转速度快，以缝隙在夹持辊与膨胀辊之间的区域中的缝隙片材料上产生横向于宽度尺寸的拉伸力，并且使缝隙片材料进一步朝向下游方向前进，其中拉伸力使缝隙片材料膨胀至完全膨胀状态；以及(3)一对松弛辊，该对松弛辊位于该对膨胀辊的下游，该对松弛辊配置成接合缝隙片材料并且以第三旋转速度旋转，第三旋转速度比第二旋转速度慢，以减小在膨胀辊和松弛辊之间的区域中的缝隙片材料上的拉伸力，并且使缝隙片材料进一步朝向下游方向前进，其中拉伸力的减小使得缝隙片材料松弛至部分膨胀状态，并且其中该对松弛辊配置成将处于部分膨胀状态的缝隙片材料抵靠覆盖片捕获，以形成垫料板。
9.垫料转换机的一个或更多个实施例包括支撑该对夹持辊、该对膨胀辊和该对松弛辊的壳体。壳体可在壳体的上游端处具有开口，该开口配置成从缝隙片材料的供给源接收处于未膨胀状态的缝隙片材料；以及排出口，排出口位于壳体的下游端处，用于递送所形成的垫料板。
10.在垫料转换机a)的一个或更多个实施例中，该对松弛辊配置成在该对松弛辊之间接收来自顶部覆盖片材料的供给源的顶部覆盖片和来自底部覆盖片材料的供给源的底部覆盖片，并且顶部覆盖片与底部覆盖片位于部分膨胀的缝隙片材料的相对侧上；b)该对松弛辊配置为通过将顶部覆盖片的外缘的至少一部分和底部覆盖片的外缘的至少一部分彼此固定而将处于部分膨胀状态的缝隙片材料捕获在顶部覆盖片和底部覆盖片之间，其中处于部分膨胀状态的缝隙片材料的外缘的至少一部分固定在顶部覆盖片和底部覆盖片之间；c)顶部覆盖片的外缘的至少一部分和底部覆盖片的外缘的至少一部分分别在其上具有粘
性涂层，以及松弛辊配置为通过将粘性涂覆部分按压在一起而将顶部覆盖片的外缘的至少一部分和底部覆盖片的外缘的至少一部分彼此粘合；d)该对松弛辊配置成在其间接收来自分隔片的供给源并且位于缝隙片材料与覆盖片中的至少一个之间的分隔片；或者e)分隔片具有的宽度小于覆盖片的宽度和在部分膨胀状态中的缝隙片材料的宽度中的每一个宽度。
11.垫料转换机的一个或更多个实施例包括安装在松弛辊下游的垫料转换机中的切割装置，切割装置配置成在已经形成期望长度的垫料板之后切割垫料板。
12.用于由缝隙片材料生产垫料板的示例性系统包括如上所述的垫料转换机、控制器以及片原材料的供给源，控制器配置成保持第一旋转速度、第二旋转速度和第三旋转速度，片原材料的供给源用于递送到垫料转换机和形成垫料板。
13.在系统的一个或更多个实施例中，片原材料的供给源包括用于在该对夹持辊之间递送处于未膨胀状态的缝隙片材料的缝隙片材料的供给源以及用于在该对松弛辊之间递送覆盖片的覆盖片材料的供给源。
14.缝隙片材料的供给源、覆盖片材料的供给源可以分别以卷的形式提供，缝隙片材料、覆盖片材料中的至少一个可由纸制成，或缝隙片材料、覆盖片材料中的至少一个可以由牛皮纸制成。
15.用于由缝隙片材料生产垫料板的示例性方法包括以下步骤：(1)使处于未膨胀状态的缝隙片材料从供应源横向于宽度尺寸、朝向下游方向以第一速率前进；(2)在缝隙片材料中产生横向于宽度尺寸的张力，以使缝隙打开至完全膨胀状态；(3)在形成步骤之后减小缝隙片材料中的张力，以使缝隙从完全膨胀状态松弛至部分膨胀状态；以及(4)将处于部分膨胀状态的缝隙片材料连接到至少一个覆盖片，以形成垫料板。
16.在该方法的一个或更多个实施例中，前进步骤包括将在以第一旋转速度旋转的一对夹持辊之间进给处于未膨胀状态的缝隙片材料，以使缝隙片材料朝向下游方向前进，形成步骤包括通过在以第二旋转速度旋转的一对膨胀辊之间牵拉缝隙片材料而使缝隙片材料膨胀至完全膨胀状态，第二旋转速度比第一旋转速度快，以在夹持辊和膨胀辊之间的区域中的缝隙片材料上产生拉伸力，并在缝隙片材料膨胀至完全膨胀状态时使缝隙片材料进一步沿下游方向前进；以及减小步骤包括通过在以第三旋转速度旋转的一对松弛辊之间牵拉缝隙片材料而将缝隙片材料松弛至部分膨胀状态，第三旋转速度低于第二旋转速度，以减小在膨胀辊和松弛辊之间的区域中的缝隙片材料上的拉伸力，并且使缝隙片材料进一步朝向下游方向前进，同时拉伸力的减小使得缝隙片材料松弛到部分膨胀状态。连接步骤可包括在顶部覆盖片和底部覆盖片之间捕获处于部分膨胀状态的缝片材料，以形成垫料板。该方法的一个或更多个实施例还可以包括在已经形成期望长度的垫料板之后切割垫料板的步骤。
附图说明
17.图1是用于生产在垫料板中具有处于部分膨胀状态的缝隙片材料的垫料板的系统的示意性布局；
18.图2是处于未膨胀状态的示例性缝隙片材料的立体图；
19.图3a是处于完全膨胀状态的示例性缝隙片材料的立体图；
20.图3b是处于完全膨胀状态的缝隙片材料的缝隙的示意图；
21.图4a是处于部分膨胀状态的示例性缝隙片材料的立体图；
22.图4b是处于部分膨胀状态的缝隙片材料的缝隙的示意图；
23.图5是示例性垫料板的立体图；
24.图6a是用于生产在垫料板中具有缝隙片材料的垫料板的示例性系统的立体图；
25.图6b是图6a中所示的示例性系统的另一立体图；
26.图6c是图6a-图6b的系统中的阻力构件的立体图；
27.图7是示例性垫料转换机的横截面立体图；
28.图8是用于生产在垫料板中具有处于部分膨胀状态的缝隙片材料的垫料板的方法的示意性布局；
具体实施方式
29.示例性的缝隙片材料具有多行缝隙，其中多行缝隙以相邻的行横向偏移的方式延伸跨越片材的宽度尺寸，以及用于由缝隙片材料生产垫料板的示例性垫料转换机包括(1)用于使处于未膨胀状态的缝隙片材料从供给源朝下游方向横向于宽度尺寸以第一速率前进的器件，(2)用于使缝隙片材料在前进装置的下游膨胀的器件，膨胀器件产生在前进装置下游的在缝隙片材料中的、横向于宽度尺寸的张力，以使缝隙打开至完全膨胀状态；(3)用于减小膨胀器件下游的缝隙片材料中的张力以使缝隙从完全膨胀状态松弛至部分膨胀状态的器件；以及(4)用于将处于部分膨胀状态的缝隙片材料连接到至少一个覆盖片以形成垫料板的器件，垫料板放平坦具有降低的或消除的卷曲问题。
30.现在转向附图，并且开始转向图1，图1示出了用于生产具有处于部分膨胀状态的缝隙片材料14的垫料板12的示例性系统10的总体示意图。系统10包括用于递送到垫料转换机18的片原材料的供给源16。将参见图7更详细地描述的垫料转换机18具有转换组件15，转换组件15配置成将片原材料的供给源16转换成所得的垫料板12。垫料转换机18可包括切割装置19或其他器件，切割装置19或其他器件用于在通过转换组件15形成期望长度的垫料板12之后切割或操作垫料板12。系统10还可包括用于控制垫料转换机18的操作的控制器13。控制器13可以是垫料转换机18本身的一部分，或者可以设置成与垫料转换机18分离。
31.递送到垫料转换机18并由垫料转换机18使用以形成垫料板12的片原材料的供给源16包括可膨胀的、未膨胀的缝隙片材料的供给源20。也就是说，可膨胀的、未膨胀的缝隙片材料的供给源20中的缝隙片材料14处于未膨胀状态。缝隙片材料14可膨胀至完全膨胀状态，并且此后可松弛至部分膨胀状态，其中，缝隙片材料14被捕获在由顶部覆盖片的供给源26提供的顶部覆盖片与由底部覆盖片的供给源28提供的底部覆盖片之间。
32.缝隙片材14可以包括纸，诸如牛皮纸等，并且通常包括单层牛皮纸。合适的牛皮纸可具有不同的基重，诸如20磅或40磅等。纸本身可以由0至100％的再循环材料制成。在一些实施例中，缝隙片材料可被层压或可包括任何其他合适的材料，诸如另一种纸、塑料片材、金属箔、或其任何其他组合等。在一些实施例中，缝隙片材料可以不包括纸。
33.参考图2-图4b，描绘了在各种膨胀状态下的示例性缝隙片材料14。图2示出了处于未膨胀状态63的缝隙片材料14，因为其是从可膨胀的、未膨胀的缝隙片材料的供给源20供给的。缝隙片材14具有布置在缝隙22的多个纵向间隔开的(即，沿着缝隙片材料14的长度lm)、横向延伸的(即，沿着缝隙片材料14的宽度wm)行24中的多个缝隙22。每行24中的缝隙22
通常沿着宽度尺寸与相邻行24中的缝隙22偏移。缝隙片材料14可以具有缝隙22的许多可替代布置中的任一种或不同的片材厚度(即，在图2、图3a和图4a中所示的立体图中垂直于纸面的尺寸)。缝隙22的不同布置可包括行24相对于彼此的不同布置、不同尺寸的缝隙22、缝隙22之间的不同间隔、不同缝隙形状或缝隙定位(诸如相对于相邻缝隙22的角度定位)等中的任意一种或更多种。缝隙22可以通过跨越缝隙片材料14的宽度wm间歇性地弱化缝隙片材料14的穿孔(诸如通过切割等)或以其他方式来形成。
34.行24的缝隙22总体上彼此平行并且总体上周期性地并且通常相等地彼此纵向间隔开。缝隙22跨越行24间歇地但周期性地分散，其中每行24的缝隙22通常相对于直接相邻的行24的缝隙22错开。跨越缝隙22的每行24可以存在比设置在每个缝隙22之间的非缝隙区域的组合长度更长的组合缝隙区域的长度，以提供缝隙片材料14的最佳膨胀量。缝隙片材料14配置为在一个或更多个维度上膨胀。换句话说，当跨越宽度方向延伸的缝隙22在纵向方向上对缝隙片材料14施加拉伸力(张力)时，缝隙片材料14发生体积膨胀。
35.图3a示出了在纵向方向上(即，沿着缝隙片材料14的长度lm)施加拉伸力时处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14。当施加拉伸力时，与处于未膨胀状态63的缝隙片材料14相比，缝隙片材料14的长度lm增加，而宽度wm减小。具体地，如图3b所示，当在纵向方向上对缝隙片材料14施加拉伸力时，缝隙片材料14的位于缝隙22在纵向方向上的任一侧上的区域被拉离彼此，并且缝隙22打开成缝隙22的长度ls大于缝隙的宽度ws的形状。
36.当拉伸力沿纵向方向施加到缝隙片材料14时，缝隙片材料14的位于缝隙22之间的部分相对于处于未膨胀状态63的缝隙片材料14的先前的线性平面旋转。这使得缝隙片材料14的厚度也增加，因为缝隙片材料14的旋转区域延伸或突出超过缝隙片材料14的先前线性平面。因此，当以这种方式拉伸时，处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14的厚度可以比处于未膨胀状态63的缝隙片材料14的厚度大一个数量级或更多。
37.另外，当拉伸力在纵向方向上施加到缝隙片材料14以及缝隙片材料14膨胀到完全膨胀状态65时，缝隙片材料14非弹性地变形。这种非弹性变形使得缝隙片材料14保持处于膨胀状态，并且减小了缝隙片材料14返回至其先前未膨胀状态63的趋势。换言之，所施加的拉伸力足以使缝隙片材料14膨胀超过其弹性极限。
38.在完全膨胀状态65中，由于拉伸力在缝隙片材料14上产生的张力，缝隙片材料14易于在沿着缝隙片材料14的宽度wm的不同位置处翘曲、扭曲和压缩。因此，处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14通常不能像之前处于未膨胀状态63那样放平坦。并且如果缝隙片材料14以完全膨胀状态65固定到另一个片，则所得垫料产品也将翘曲或扭曲。因此，为了实现相对平坦但膨胀的缝隙片材料14，在缝隙片材料14已经被拉伸到完全膨胀状态65之后、在缝隙片材料14被固定到垫料产品中之前通过减小施加到缝隙片材料14的拉伸力，缝隙片材料可以松弛至部分膨胀状态67。
39.图4a示出了在纵向方向上的拉伸力减小时处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14。当拉伸力减小时，相比于处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14，缝隙片材料14的长度lm减小，而宽度wm增加。具体地，当在缝隙片材料14上的沿纵向方向的拉伸力减小时，缝隙片材料14的位于沿纵向方向的缝隙22的任一侧上的区域彼此靠近，使得打开的缝隙22部分地闭合至宽度ws比长度ls长的形状，如图4b所示。然而，由于通过将缝隙片材料14拉伸至完全膨胀状态65而产生的非弹性变形，缝隙片材料14从完全膨胀状态65的松弛不会使缝隙片材料
14返回至未膨胀状态63。相反，缝隙片材料14从完全膨胀状态65松弛至部分膨胀或松弛状态67。
40.返回参见图1，片原材料的供给源16还可包括用于垫料板12的顶部覆盖片材料的供给源26和可选的底部覆盖片材料的供给源28。片原材料的供给源16还可以包括分隔片材料的供给源30。例如，图5中描述了示例性垫料板12，其形成有从顶部覆盖片材料的供给源26供给的顶部覆盖片32、从缝隙片材料的供给源20供给的缝隙片材料14、从分隔片材料的供给源30供给的分隔片36以及从底部覆盖片材料的供给源28供给的底部覆盖片34。在另一个实施例中，垫料板12可具有多于一层的缝隙片材料14。可包括分隔片36以防止缝隙片材料14的层彼此嵌套以形成相对较厚的垫料板12。可替代地或附加地，可包括分隔片36以在形成的垫料板12中提供额外的绝缘或缓冲，从而保持和增强垫料板12的热性能、保护性能和缓冲性能。
41.顶部覆盖片32、底部覆盖片34和分隔片36一般在其中不具有任何缝隙。顶部覆盖片32、底部覆盖片34和分隔片36中的任一个可以是任何合适的片材料，诸如纸(例如，牛皮纸、绵纸等)、塑料片材、金属箔、或它们的任何其他组合等。
42.系统10的相应的供给源20、26、28和30可以以它们相应的片原材料14、32、34和36的卷的形式来提供。在图6a-图6b所示的示例性系统10中，垫料转换机18和供给源20、26、28和30安装在共同的框架49上。如所示的，供给源20、26、28和30以它们相应的片原材料14、32、34和36的卷的形式提供。在所展示的实施例中，相应的片原材料14、32、34、和36各自单独地围绕中空芯体(代表性地以50示出)缠绕，该中空芯体可以被接收在耦接至框架的主轴、轴或其他供给源支撑件(代表性地以52示出)上。在这种布置中，当片原材料14、32、34和36在横向于中心轴线的进给方向上从它们相应的卷上解开缠绕时，片原材料14、32、34和36可以围绕它们相应的卷的中心轴线旋转，中心轴线平行于相应的片原材料14、32、34和36的宽度尺寸。每个卷的中空芯体50可由纸板制成。
43.卷中的一个或更多个可以包括阻力构件，阻力构件可操作地连接到中空芯体50并且被固定到框架49，以在片原材料14、32、34和36从卷上解开缠绕时对卷提供可调节的摩擦阻力。该摩擦阻力防止或减小当转换机18停止时片原材料14、32、34和36可能超速并继续从其相应的卷解开缠绕的程度，并且确保在从其相应的卷拉动每个片原材料14、32、34和36时施加适当的张力。在没有这种适当的张力和阻力的情况下，片原材料14、32、34和36可能以不受控制和不一致的方式从其各自的卷解开缠绕，导致过多的解开缠绕的片原材料14、32、34和36或片原材料14、32、34和36的撕裂，这可能干扰转换过程并降低所得垫料产品的质量。
44.在图6c中描绘了示例性阻力构件(代表性地以70示出)。在所示实施例中，阻力构件70包括带72，带72在一端(未示出)固定到框架，并围绕带保持构件74缠绕，带保持构件74在另一端固定到卷的中空芯体50。带保持构件74固定到卷的中空芯体50，使得带保持构件74配置成随着相应的片原材料14、32、34和36从卷解开缠绕而与中空芯体50一起旋转。当带保持构件74旋转时(当片原材料14、32、34和36从其相应的卷被拉或拖出时)，在带72和带保持构件74之间产生摩擦，产生对解开缠绕的阻力。
45.在其他实施例中，相应的供给源20、26、28和30可以另外或可替代地以另一种适合的布置(诸如以扇形折叠的堆叠等)提供，其中相应的片原材料14、32、34和36交替地折叠成
大体矩形页的堆叠。
46.现在转向图7，将更详细地描述示例性垫料转换机18。图7以剖视图示出了垫料转换机18以及片原材料的供给源16。具体地，在所示的实施例中，片原材料的供给源16包括缝隙片材料的供给源20、顶部覆盖片材料的供给源26、底部覆盖片材料的供给源28和分隔材料的供给源30，所有这些都以先前描述的卷形式提供。
47.示出的垫料转换机18包括用于转换组件15和切割装置19的壳体54。转换组件15包括安装在壳体54中的至少三对辊。每对辊配置成使缝隙片材料14前进，并且它们一起协作以使缝隙片材料14从上游端39前进通过壳体54到下游端41(本文中称为“下游方向”)。具体地，辊包括一对夹持辊42、安装在该对夹持辊42的下游的一对膨胀辊44以及安装在该对膨胀辊44的下游的一对松弛辊46。该对夹持辊42、该对膨胀辊44和该对松弛辊46都可以在同一纵向平面中对齐，使得缝隙片材料14可以以线性方式沿着其纵向方向前进通过壳体54。在转换组件15中的辊42、44和46的下游，切割装置19安装在壳体54中，用于在通过转换组件15形成期望长度的垫料板12之后切割垫料板12。垫料转换机18还可在壳体54内包括安装在其中的一个或更多个导向构件47，用于在缝隙片材料14、顶部覆盖片32、底部覆盖片34和分隔片36被接收并前进通过转换机18时，支撑或引导缝隙片材料14、顶部覆盖片32、底部覆盖片34和分隔片36。
48.缝隙片材料14、顶部覆盖片32、底部覆盖片34和分隔片36从它们相应的供给源20、26、28和30循着到垫料转换机18的路径以虚线箭头线示意性地示出。具体地，如所描绘的，壳体54可具有位于上游端39处的用于从缝隙片材料的供给源20接收缝隙片材料14的第一开口或入口开口38。入口开口38可布置为紧邻该对夹持辊42且在与该对夹持辊42相同的线性平面中，且在该对夹持辊42的上游侧上。在通过入口开口38进入壳体54之后，在该对夹持辊42之间牵拉缝隙片材料14。
49.壳体54可另外具有第二开口39，用于从底部覆盖片材料的供给源28接收底部覆盖片34和从分隔片的供给源30接收分隔片36。在所示实施例中，第二开口也位于上游端39处，邻近第一开口38且在第一开口38下方。然而，第二开口39可位于壳体54上的其他位置，尽管通常位于该对松弛辊46的上游。然而，在任何实施例中，第二开口48配置成从第一开口38接收缝隙片材料14的位置下方接收底部覆盖片34和分隔片36，使得当缝隙片材料14沿下游方向前进通过壳体54时，底部覆盖片34和分隔片36保持在缝隙片材料14下方。具体地，底部覆盖片34保持在分隔片36的下方，这两者都保持在缝隙片材料14的下方。在通过第二开口39进入壳体54之后，底部覆盖片34和分隔片36绕过该对夹持辊42和该对膨胀辊44，而是在缝隙片材料14的下方，由该对松弛辊46直接接收并在该对松弛辊46之间被牵拉。
50.壳体54还可以包括第三开口56，第三开口56用于从顶部覆盖片材料的供给源26接收顶部覆盖片32。在所示实施例中，第三开口56位于壳体54的顶侧上，在夹持辊42和膨胀辊44的下游。然而，第三开口56可以位于壳体54上的别处，尽管通常是在该对松弛辊46的上游。在任何实施例中，第三开口56配置成从第一开口38接收缝隙片材料14的上方位置接收顶部覆盖片32，使得当缝隙片材料14沿下游方向前进通过壳体54时，顶部覆盖片32保持在缝隙片材料14上方。在通过第三开口56进入壳体54之后，顶部覆盖片32还绕过该对夹持辊42和该对膨胀辊44两者，而是在缝隙片材料14上方，由该对松弛辊46直接接收并且在该对松弛辊46之间被牵拉。壳体54还包括位于切割装置19下游的下游端41处的排出口40，用于
排出所形成的垫料板12。
51.现在将更详细地描述夹持辊32、膨胀辊44和松弛辊46的配置和操作。该对夹持辊42在垫料转换机18的上游端39和壳体54的第一开口38的下游安装于垫料转换机18中。该对夹持辊42提供用于使来自供给源的缝隙片材料前进的器件，以及该对夹持辊42配置成在缝隙片材料14从缝隙片材料的供给源20进入壳体54的第一开口38之后在该对夹持辊42之间接收缝隙片材料14。该对夹持辊子42朝向彼此偏压，以在跨越穿过该对夹持辊子42之间的缝隙片材料14的横向宽度wm上提供恒定且相等的夹持力。该对夹持辊42配置成夹持缝隙片材料14并且以第一旋转速度旋转，从而使缝隙片材料14沿下游方向前进通过壳体54。
52.夹持辊42可以覆盖有摩擦材料或以其他方式形成有摩擦材料，该摩擦材料足以夹持缝隙片材料14并且当该对夹持辊42以第一旋转速度旋转时使缝隙片材料14以第一旋转速度朝向下游方向前进。摩擦材料可以包括由可热收缩聚合物(诸如聚氯乙烯等)制成的收缩管状材料。可替代地，摩擦材料可以包括橡胶喷涂物或涂漆涂层。另外，摩擦材料可以包括乙烯基胶带或橡胶。对于由摩擦材料引起的摩擦或夹持的量没有理论上限，除了应该避免对缝隙片材料14的损坏。因此，应避免使用研磨或粗糙材料。
53.该对膨胀辊44在该对夹持辊42的下游安装于垫料转换机18中。该对膨胀辊44与夹持辊42配合以提供用于使缝隙片材料膨胀至其完全膨胀状态的器件，以及该对膨胀辊44配置成在缝隙片材料14从该对夹持辊42朝向下游方向前进之后将缝隙片材料14接收在该对膨胀辊44之间。该对膨胀辊44可以在与该对夹持辊42在上游-下游维度上相同的纵向平面中安装于壳体中，使得缝隙片材料14可以在其纵向方向上从该对夹持辊42线性地前进到该对膨胀辊44。
54.该对膨胀辊44配置为接合缝隙片材料14并且以第二旋转速度旋转。第二旋转速度比第一旋转速度快。夹持辊42与膨胀辊44之间的旋转速度的这种差异在夹持辊42与膨胀辊44之间的区域中在缝隙片材料14上产生张力，在本文中也被称为拉伸力。拉伸力足以引起缝隙片材料14从未膨胀状态63膨胀到完全膨胀状态65。因此，如前所述，拉伸力引起缝隙片材料14的缝隙22的打开或膨胀。拉伸力还可足以引起处于完全膨胀状态65的缝隙片原材料14的非弹性变形，但不足以撕裂缝隙片材料14。
55.膨胀辊44上的夹持器件可以设置成接合缝隙片材料14，而不挤压处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14。夹持器件可以是沿着膨胀辊44中的至少一个的表面均匀分布的多个适度牢固的刷毛。刷毛在外端上具有钩器件，钩的倒钩定向在前导位置中，使得在膨胀辊44的旋转期间，倒钩接合材料中的缝隙。可替代地，膨胀辊44可以具有跨越相应的膨胀辊44的宽度和圆周中的一个或更多个而间隔开的相应部分，以紧密地接合膨胀辊44之间的膨胀的缝隙片材料14。这些紧密接合的部分可挤压并变平膨胀的缝隙片材料的局部部分，但不改变在接触点外的处于其完全膨胀状态65的缝隙片材料14的总厚度。该对膨胀辊44还以这些方式中的一种或以另一种方式配置，以进一步沿下游方向使缝隙片材料14前进到松弛辊46。
56.该对松弛辊46在该对膨胀辊44的下游安装于垫料转换机18中。该对松弛辊46与膨胀辊44配合，以提供用于减小缝隙片材料中的张力的器件，以及该对松弛辊46配置成在缝隙片材14沿下游方向从该对膨胀辊44前进之后将缝隙片材14接收在该对松弛辊46之间。该对松弛辊46可安装在与该对膨胀辊44相同的纵向平面中，使得缝隙片材料14可沿其纵向方
向从该对膨胀辊44线性地前进到该对松弛辊46。
57.该对松弛辊46配置为接合缝隙片材料14并且以第三旋转速度旋转。第三旋转速度比第二旋转速度慢。膨胀辊44和松弛辊46之间的旋转速度的这种差异减小了在缝隙片材料14上的在膨胀辊44和松弛辊46之间的区域中的拉伸力。这种拉伸力的减小允许缝隙片材料14从完全膨胀状态65松弛至部分膨胀状态67。因此，如前所述，拉伸力的减小引起缝隙片材料14的缝隙22的部分闭合或松弛。
58.夹持器件还可以设置在松弛辊46上，以接合缝隙片材料14，而不挤压处于部分膨胀状态67的缝隙片材料或者最小的挤压缝隙片材料14。夹持器件可与先前参考膨胀辊44描述的夹持器件相同。该对松弛辊46还配置成使缝隙片材料朝向下游方向进一步前进。
59.该对松弛辊46还提供了用于将处于部分膨胀状态的缝隙片材料连接到至少一个覆盖片的器件，以及在所示出的实施例中，该对松弛辊46配置成将处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14捕获在顶部覆盖片32和底部覆盖片34之间以形成垫料板12。具体地，该对松弛辊46配置成在缝隙片材料14上方将顶部覆盖片32接收在该对松弛辊46之间，并且在缝隙片材料14下方将底部覆盖片34接收在该对松弛辊46之间，并且至少将顶部覆盖片32和底部覆盖片34固定在一起，由此在其间捕获处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14。换句话说，松弛辊46配置成将顶部覆盖片32和底部覆盖片36接收在其间，以及顶部覆盖片32和底部覆盖片36在缝隙片材料14的相对侧上，同样接收在其间。在将分隔片36供给至垫料转换机18的实施例中，松弛辊46还配置成接收在松弛辊46之间的、且位于缝隙片材料14与顶部覆盖片32和底部覆盖片34中的至少一者之间的分隔片36，并将分隔片36捕获在其间。
60.该对夹持辊42、该对接合辊44和该对松弛辊45中的至少一者中的至少一个辊可以在跨越相应的辊的轴向长度上具有基本上均匀的径向厚度。基本上均匀的径向厚度可以包括分别布置在径向厚度增大的多个区域中的相应区域之间的横向间隔开的位置中的径向厚度减小的多个部分。在另一实施例中，相应的辊42、44和46中的至少一对中的至少一个辊可以包括可变径向厚度，包括布置在具有增加的径向厚度的辊的两个端部之间的具有减小的径向厚度的单个延伸区域。
61.在所示的实施例中，该对松弛辊46包括顶部辊和底部辊，顶部辊具有沿着其轴向长度的基本均匀的径向厚度，底部辊包括沿着其轴向长度的可变径向厚度，可变径向厚度具有设置在两个端部之间的径向厚度减小的单个延伸区域，该两个端部具有增大的径向厚度。该对松弛辊46的具有基本上均匀的径向厚度的顶部辊用于保持顶部覆盖片32基本上平坦且无褶皱，同时被接收在该对松弛辊46之间。另外，在没有提供顶部覆盖片32的实施例中，该对松弛辊46的顶部辊有助于防止缝隙片材料14在该对松弛辊46之间前进时在该对松弛辊46的区域中卡在转换组件15中。这是因为该对松弛辊46的顶部辊以基本上平坦和受控的方式在松弛辊对46之间牵拉缝隙片材料14。该对松弛辊46的底部辊仅在径向厚度增加的端部处与片材料接合，以便不将处于膨胀状态的缝隙片材料14挤压抵靠顶部辊。
62.该对松弛辊46可配置为通过将顶部覆盖片32的外缘的至少一部分与底部覆盖片34的外缘的至少一部分彼此固定(诸如通过粘合等)来在顶部覆盖片32与底部覆盖片34之间捕获处于部分膨胀状态的缝隙片材料14。固定可以可替代地包括缝合、压配合或将片材固定在一起的任何其他合适形式。处于部分膨胀状态的缝隙片材料14的外缘的至少一部分可被固定在其间。在供给分隔片36的实施例中，分隔片36可位于缝隙片材14与顶部覆盖片
32和底部覆盖片34中的至少一个之间，而不固定或粘附到其上。分隔片36可具有的宽度小于顶部覆盖片32的宽度、底部覆盖片34的宽度以及处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14的宽度中的每一个宽度。然而，在另一实施例中，分隔片36也可固定在缝隙片材料14与顶部覆盖片32和底部覆盖片34中的至少一个之间。
63.为了在顶部覆盖片32与底部覆盖片34之间捕获处于其松弛或部分膨胀状态67的缝隙片材料14，顶部覆盖片32和底部覆盖片34的相应部分可以各自在顶部覆盖片32和底部覆盖片34上具有通常在相应的外缘的一部分上的粘性涂层。例如，顶部覆盖片32和底部覆盖片34中的每个可以沿着在顶部覆盖片32和底部覆盖片34中的每个的横向外边缘的公共表面上的窄的纵向延伸的条带部分具有粘性涂层。顶部覆盖片材料的供给源26和底部覆盖片材料的供给源28配置成与垫料转换机18协作，以在顶部覆盖片32和底部覆盖片34的粘性涂覆表面在进入松弛辊46之前面向彼此。在该实施例中，松弛辊46还配置为通过将相应部分压在一起使得粘性涂覆的部分彼此粘合而将顶部覆盖片32的具有粘性涂层的外缘部分和底部覆盖片34的具有粘性涂层的外缘部分彼此粘合。这包括将粘性涂覆部分粘合在一起，将粘性涂覆部分粘合在一起是通过打开的缝隙22彼此接合以将缝隙片材料14固定到顶部覆盖片32和底部覆盖片34。
64.每对辊42、44和46中的至少一个辊由马达驱动。可以采用共同的电动机来驱动所有的辊42、44和46，或者一组或更多组辊42、44和46可以由另一电动机单独地驱动。相应对的辊42、44和46的相对速度可以通过驱动元件(诸如齿轮和链条等)的适当配置来设定，或者速度可以经由控制器13以电子方式设定。控制器13还可控制辊42、44和46的开始和停止，以便产生例如受控长度的垫料，并且还可控制切割装置19的操作。
65.当缝隙片材料14从未膨胀状态伸展到完全膨胀状态时，这些对辊42、44和46各自旋转的速度影响缝隙片材料14变形的弹性和持久性。例如，与这些对辊42、44和46的较快的旋转速度相比，这些对辊42、44和46的较慢的旋转速度将导致更多的弹性变形，这将导致更多的非弹性变形。因此，这些对辊42、44和46的较慢的旋转速度可能需要由该对松弛辊46的较少松弛，因为缝隙片材料14可以至少部分地通过弹性返回进行松弛。
66.控制器13可间歇地控制辊42、44和46的开始和停止，使得当形成的垫料板从排放出口间歇地排出时，使用者可将所形成的垫料板折叠成期望的配置。例如，控制器13可使这些对辊42、44和46产生第一预定长度的垫料板，然后使这些对辊42、44和46停止。当停止时，使用者可诸如通过在排出口上方使板起皱等来折叠板。控制器13然后可以在使得这些对辊42、44和46再次停止之前使得这些对辊42、44和46产生第二预定长度的垫料板。当再次停止时，使用者可以像以前一样再次折叠板。控制器13可以以这种方式控制辊42、44和46的开始和停止，直到形成垫料板的期望长度和配置，诸如矩形配置等。切割机配置成在产生垫料板的期望配置和长度之后切割板。
67.现在将参照图8描述使用先前描述的垫料转换机18制造垫料板12的示例性方法，垫料板12具有处于部分膨胀状态的缝隙片材料14。该方法包括将处于未膨胀状态63的缝隙片材料14进给到该对夹持辊42之间的步骤。如前所述，该对夹持辊42配置为夹持缝隙片材料14并且以第一旋转速度旋转以使缝隙片材料沿下游方向前进。如图8所示，处于未膨胀状态的缝隙片材料14具有第一宽度w
m1
。
68.该方法还包括通过在该对膨胀辊44之间牵拉缝隙片材料14而将缝隙片材料14膨
胀到完全膨胀状态65的步骤。如前所述，膨胀辊44配置为接合缝隙片材料14并且以第二旋转速度旋转。第二旋转速度比第一旋转速度快，以在夹持辊42和膨胀辊44之间的区域中在缝隙片材料上产生拉伸力，并且使缝隙片材料14进一步沿下游方向前进。拉伸力使得缝隙片材料膨胀到完全膨胀状态65。如图8所示，处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14具有第二宽度w
m2
。
69.然后，该方法包括通过在该对松弛辊46之间牵拉缝隙片材料14而将缝隙片材料14松弛至部分膨胀状态67的步骤。如前所述，松弛辊46配置为接合缝隙片材料14并且以第三旋转速度旋转。第三旋转速度比第二旋转速度慢，以减小在膨胀辊44和松弛辊46之间的区域中缝隙片材料14上的拉伸力，并且使缝隙片材料14进一步沿下游方向前进。拉伸力的减小引起缝隙片材料14松弛至部分膨胀状态67。如图8所描述的，处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14具有第三宽度w
m3
。第一宽度w
m1
大于第三宽度w
m3
，第三宽度w
m3
大于第二宽度w
m2
。换言之，处于未膨胀状态63的缝隙片材料14具有的宽度大于处于完全膨胀状态65和部分膨胀状态67的缝隙片材料14的宽度。处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14具有大于处于完全膨胀状态65的缝隙片材料14的宽度。
70.该方法还包括将处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14固定在顶部覆盖片32和底部覆盖片34之间以形成垫料板12的步骤。
71.将处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14固定在顶部覆盖片32和底部覆盖片34之间的步骤可包括如先前描述并在图8中描述的在该对松弛辊46之间、于缝隙片材料14的相对侧上进给顶部覆盖片32和底部覆盖片34的步骤。该方法还可以包括在缝隙片材料14与顶部覆盖片32和底部覆盖片34中的至少一个之间、于该对松弛辊46之间进给分隔材料30。在图8所描述的实施例中，例如，在缝隙片材料14和底部覆盖片34之间、于松弛辊对46之间进给分隔片36。
72.固定步骤可包括将顶部覆盖片32的外缘的至少一部分33和底部覆盖片34的外缘的至少一部分35彼此粘合，其中将处于部分膨胀状态的缝隙片材料14的外缘的至少一部分固定在顶部覆盖片32和底部覆盖片34之间。在所示实施例中，分隔片30具有的宽度w
ss
小于顶部覆盖片32的宽度w
t
、底部覆盖片34的宽度wb和处于部分膨胀片材的缝隙片材料14的第三宽度w
m3
中的每一个。因此，在所示实施例中，分隔片36位于缝隙片材料14与顶部覆盖片32和底部覆盖片34中的至少一个之间，而不固定或粘合至其上。
73.为了完成固定步骤，顶部覆盖片32的外缘的部分33和底部覆盖片34的外缘的部分35可以在其上包括粘性涂层。因此，粘合步骤可通过将每个部分33、35上的粘性涂覆表面压在一起以形成垫料板12来实现。因此，垫料板12的宽度w
p
与顶部覆盖片32的宽度w
t
和底部覆盖片34的宽度wb相同，如图8所描述的。该方法可以包括在已经形成期望长度的垫料板12之后切割垫料板12的步骤。在切割垫料板12之前，该方法还可以包括在已经形成一个或更多个相应的预定长度的垫料板14之后折叠形成的垫料板的一个或更多个步骤，以形成形成的垫料板的期望配置。
74.总之，示例性垫料转换机18包括：(i)一对夹持辊42，该对夹持辊42配置成以第一旋转速度旋转以使缝隙片材料14沿下游方向前进；(ii)一对膨胀辊44，该对膨胀辊44配置为以比第一旋转速度快的第二旋转速度旋转，以在缝隙片材料14上产生拉伸力，并使缝隙片材料14进一步前进，使得缝隙片材料膨胀到完全膨胀状态65；以及(iii)一对松弛辊46，
该对松弛辊46配置成以比第二旋转速度慢的第三旋转速度旋转，从而减小拉伸力并且使缝隙片材料14进一步前进，从而允许缝隙片材料14松弛至部分膨胀状态67。该对松弛辊46(iii)还配置成将处于部分膨胀状态67的缝隙片材料14固定在顶部覆盖片32和底部覆盖片34之间以形成垫料板12。
75.虽然已经相对于某个实施例示出和描述了由所附权利要求限定的本发明，但本领域技术人员在阅读和理解本说明书和附图时将想到等效的替换和修改。具体地，关于由以上描述的完整物(部件、组件、装置、组成等)执行的不同功能，除非另外指明，否则用于描述此类完整物的术语(包括对“器件”的引用)旨在对应于执行所描述的完整物的指定功能(即，在功能上等效)的任何完整物，即使结构上不等效于执行本文所展示的本发明的示例性实施例中的功能的所公开的结构。此外，虽然本发明的特定特征在上面可能仅相对于若干展示的实施例中的一个实施例进行了描述，但是这样的特征可以与其他实施例的一个或更多个其他特征组合，如对于任何给定的或特定的应用可能是期望的和有利的。